一种测试船舶水中轴系功耗的试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种测试船舶水中轴系功耗的试验装置，其包括依次相连的变频电机(1)、扭矩仪(3)、船舶轴系；船舶轴系通过滚动轴承(6)进行支撑，并穿过水箱(11)的通孔，通孔与船舶轴系之间通过密封装置进行密封。该装置可以测试不同直径和转速下的水中轴系消耗的功率。
【专利说明】一种测试船舶水中轴系功耗的试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及模拟试验装置，具体涉及一种船舶水中轴系功耗测试试验装置。
【背景技术】
[0002]船舶推进轴系有一部分浸在水中，轴系在转动时，会带动其周围一定水域随轴系一起旋转，消耗掉部分主机功率，这部分消耗的功率在船舶上无法测量。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种测试船舶水中轴系功耗的试验装置，该装置可以测试不同直径和转速下的水中轴系消耗的功率。
[0004]本实用新型解决其技术问题采用以下的方案:一种测试船舶水中轴系功耗的试验装置，包括依次相连的变频电机、扭矩仪、船舶轴系；船舶轴系通过滚动轴承进行支撑，并穿过水箱的通孔，通孔与船舶轴系之间通过密封装置进行密封。
[0005]所述的试验装置，船舶轴系包括主轴。
[0006]所述的试验装置，船舶轴系还包括副轴，副轴安装在主轴的外侧，通孔与主轴之间通过密封装置进行密封。
[0007]所述的试验装置，主轴和副轴都由无缝钢管制成，主轴与副轴之间安装有副轴支撑，副轴支撑通过螺钉紧固在主轴上，副轴通过螺钉安装在副轴支撑上，副轴、主轴与副轴支撑接触面上安装有O型密封圈。
[0008]所述的试验装置，所述密封装置包括压盖、密封座和J型密封圈，密封座通过螺栓安装在水箱的通孔边缘，压盖将J型密封圈的外缘压紧在密封座的外侧凹槽内，J型密封圈的唇口与主轴过盈配合，形成密封结构。
[0009]所述的试验装置，密封座与水箱之间设有橡胶垫圈，密封座安装螺栓的位置设有铜垫圈。
[0010]所述的试验装置，变频电机、扭矩仪通过第一联轴器相连，扭矩仪、主轴通过第二联轴器相连。
[0011]所述的试验装置，第二联轴器一端通过法兰与扭矩仪相连；另一端通过钢棒伸入主轴内部，由贯通主轴、钢棒的双头螺栓固定；双头螺栓的两头分别接有两个螺母。
[0012]所述的试验装置，轴承外侧设有轴承盖，轴承盖通过轴承座与地基接触；变频电机、扭矩仪均通过支撑架与地基接触，轴承座、支撑架还通过地面螺栓固定在地基上；水箱与地基之间接有垫块。
[0013]本实用新型的主要优点是:本实用新型采用无缝钢管代替实际船舶实心或厚壁空心轴系，重量轻、安装方便、成本低；副轴和副轴支撑都有多种尺寸，可以根据试验要求进行更换，通过在主轴外安装不同尺寸副轴支撑及副轴的办法，很容易改变水中轴系直径；水箱端面使用J型密封，摩擦阻力小，有利于提高试验结果精度，拆装简单，又能保证密封效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为实用新型结构示意图。
[0015]图2为J型密封装置密封附近的放大图。
[0016]图3为副轴支撑左视图。
[0017]图4为副轴支撑主视图。
[0018]图5为第二联轴器示意图。
[0019]图中:1_变频电机；2_第一联轴器；3_扭矩仪；4_第二联轴器；5_双头螺栓；6-滚动轴承；7_轴承盖；8_压盖；9_密封座；10-J型密封圈；11_水箱；12_主轴；13_轴承座；14-支撑架；15_地基；16-地面螺栓；17_垫块；18-橡胶垫圈；19-铜垫圈；20_副轴；21_副轴支撑；22_螺钉；23-0型密封圈。
【具体实施方式】
[0020]为了研究水中轴系功耗与轴系直径和转速之间的关系，本实用新型设计了一种水中轴系功耗测试试验装置，该装置可以测试水中轴系在不同直径与转速下的功耗，为实际船舶计算水中轴系功耗提供参考。
[0021]本实用新型提供的水中轴系功耗测试装置，由变频电机、扭矩仪、联轴器、双头螺栓、主轴、副轴、滚动轴承、水箱、J型密封装置等组成。
[0022]所述的主轴和副轴均由无缝钢管制成，主轴贯穿整个水箱。主轴两端用滚动轴承支撑，其右端垂直于轴线方向开有两个孔；副轴的直径大于主轴直径，其可安装在主轴外，用于改变水中轴系直径；主轴和副轴之间通过2个副轴支撑定位，副轴支撑分别位于副轴两端内侧。
[0023]所述J型密封装置由密封座、压盖、J型密封圈、垫圈等组成，用于密封主轴与水箱之间的间隙，J型密封圈的唇口与主轴过盈配合，形成良好的密封。
[0024]所述第二联轴器是用一圆柱钢棒与法兰焊接而成，钢棒左端开有通孔。
[0025]所述双头螺栓配有4个螺母，外侧两个用于锁紧，内侧两个用于定位第二联轴器的钢棒并锁紧。
[0026]以下结合附图对本实用型新做进一步的详细描述:
[0027]如图1所示的水中轴系功耗试验装置，包括变频电机、第一联轴器、扭矩仪、第二联轴器、双头螺栓、滚动轴承、轴承盖、压盖、密封座、J型密封圈、水箱、主轴、轴承座、支撑架、地基、紧固螺栓、螺钉、副轴支撑、垫圈、锁紧螺栓、螺母等。变频电机I位于整个装置的最右端，通过联轴器2与扭矩仪3联接；扭矩仪3左端通过第二联轴器4和双头螺栓5与主轴12联接；双头螺栓5贯穿主轴12右端的两个孔和第二联轴器4钢棒左端的一个通孔，其外侧两个螺母用于锁紧双头螺母，内侧两个螺母用于定位锁紧第二联轴器4，保证主轴12与第二联轴器4同轴；主轴12两端用滚动轴承6支撑，两个滚动轴承6之间放置水箱11，水箱11左右两端面开有较大直径圆孔，主轴12通过圆孔贯穿整个水箱11 ;水箱端面与主轴12钢管之间的间隙通过J型密封装置进行密封，J型密封装置的密封座9安装在水箱11端面上，其与水箱11端面用垫圈18密封，紧固螺栓孔用垫圈19密封，压盖8安装在密封座9右端，J型密封圈10位于密封座9和压盖8形成的凹槽内，被压盖8压紧。变频电机1、扭矩仪3、轴承座13、水箱11的高度可以通过垫块17进行调整，保证轴线与孔同轴，调整后用地面螺栓16锁紧。
[0028]副轴20通过副轴支撑21安装在主轴12上，保证两钢管同轴，并用螺钉22锁紧，副轴20、主轴12与副轴支撑21接触面上安装有O型密封圈，副轴支撑左视图如图3所示、正视图如图4所示。
[0029]J型密封装置如图2所示。
[0030]变频电机I通过扭矩仪3和第二联轴器4带动主轴12旋转，水箱11装满水后，扭矩仪3可测量主轴12在水中旋转时的扭矩；在主轴12外安装副轴20后，扭矩仪3可测量副轴20在水中旋转时的扭矩，即轴系直径改变后的扭矩。该装置的主轴12和副轴20用无缝钢管代替实际船舶实心轴或厚壁空心轴，重量轻，试验成本低，拆装方便。
[0031]具体试验时，可先只安装主轴12，不安装副轴20，水箱11中先不装水，开启变频电机I和扭矩仪3，记录不同转速下的扭矩，然后将水箱装满水，记录同样转速下的扭矩，水箱装水后与装水前扭矩仪的扭矩差即为水中轴系的扭矩，可以计算出水中轴系消耗的功率；试验完成后可以拆下王轴和J型S封装直，将副轴20安装在王轴12上后，将轴系通过水箱的通孔安装在滚动轴承6上，然后安装好J型密封，试验装置如图1所示，重复上述试验步骤，测试直径改变后水中轴系功耗。该试验装置水箱11左右梁断面的通孔直径为550_，水箱的长宽高分别为4000mm*1500mm*1500mm，主轴12直径为159mm，副轴20的直径范围为200?500_，所以一共可以做多种不同直径下水中轴系功耗试验，研究水中轴系功耗与轴系直径和转速的关系，为实际船舶计算水中轴系功耗提供参考。
【权利要求】
1.一种测试船舶水中轴系功耗的试验装置，其特征在于:包括依次相连的变频电机(I)、扭矩仪(3)、船舶轴系；船舶轴系通过滚动轴承(6)进行支撑，并穿过水箱(11)的通孔，通孔与船舶轴系之间通过密封装置进行密封。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:船舶轴系包括主轴(12)。
3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于:船舶轴系还包括副轴(20)，副轴(20)安装在主轴(12)的外侧，通孔与主轴(12)之间通过密封装置进行密封。
4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于:主轴(12)和副轴(20)都由无缝钢管制成，主轴(12)与副轴(20)之间安装有副轴支撑(21)，副轴支撑(21)通过螺钉紧固在主轴(12)上，副轴(20)通过螺钉安装在副轴支撑(21)上，副轴(20)、主轴(12)与副轴支撑(21)接触面上安装有O型密封圈(23)。
5.根据权利要求2?4中任一项所述的试验装置，其特征在于:所述密封装置包括压盖(8)、密封座(9)和J型密封圈(10)，密封座(9)通过螺栓安装在水箱(11)的通孔边缘，压盖(8)将J型密封圈(10)的外缘压紧在密封座(9)的外侧凹槽内，J型密封圈(10)的唇口与主轴(12)过盈配合，形成密封结构。
6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于:密封座(9)与水箱(11)之间设有橡胶垫圈(18)，密封座(9)安装螺栓的位置设有铜垫圈(19)。
7.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:变频电机(I)、扭矩仪(3)通过第一联轴器(2)相连，扭矩仪(3)、主轴(12)通过第二联轴器(4)相连。
8.根据权利要求7所述的试验装置，其特征在于:第二联轴器(4)一端通过法兰与扭矩仪(3)相连；另一端通过钢棒伸入主轴(12)内部，由贯通主轴(12)、钢棒的双头螺栓(5)固定；双头螺栓(5)的两头分别接有两个螺母。
9.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:轴承(6)外侧设有轴承盖(7)，轴承盖(7)通过轴承座(13)与地基(15)接触；变频电机⑴、扭矩仪(3)均通过支撑架(14)与地基(15)接触，轴承座(13)、支撑架(14)还通过地面螺栓(16)固定在地基(15)上；水箱(II)与地基(15)之间接有垫块(17)。
【文档编号】G01M13/02GK204142494SQ201420517505
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】刘正林, 梁兴鑫, 刘娇, 李光明, 孟祥坤, 陈建伟, 黄久洲 申请人:武汉理工大学